太阳能电池工作原理是什么，简述太阳能电池工作原理

很多朋友对太阳能电池工作原理是什么，简述太阳能电池工作原理不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

一、太阳能电池的工作原理太阳能电池的工作原理是光伏效应，简称光伏效应。光伏效应是指光在不均匀的半导体或半导体与金属结合的不同部位之间引起电位差的现象。太阳能电池的具体工作原理(光伏效应的具体过程)如下：

当太阳光照射到半导体表面时，半导体内部N、P区原子的价电子通过光辐射获得禁带宽度以外的能量(电子能级从价带到导带递增)，摆脱共价键的束缚。结果，在半导体内部产生处于非平衡状态的电子-空穴对。除非平衡的电子-空穴对在半导体中复合，回到平衡态，否则半导体无法将吸收的光能转化为电能，吸收的光能自身消耗，无法对外发电。

图片来源：海量开放在线课程中国大学《光伏发电工程技术》因此，为了实现光电转换，需要在电子和空穴在半导体中复合之前将其分离，使其不能在半导体中直接复合。

半导体电子和空穴的分离可以通过PN结空间电荷区的“势垒”电场来实现。半导体中的电子-空穴对被光激发后，立即被PN结中的电场分开，电子被推向N区，空穴被推向P区，即N区电子过剩，P区空穴过剩，从而在PN结两侧产生与“势垒”电场相反的光伏电动势。

这种带PN结的半导体做成太阳能电池后与负载连接，光伏电流通过负载从P区流向N区，负载就可以输出功率。图片来源：中国大规模开放在线课程大学《光伏发电工程技术》太阳能电池的核心是PN结，类似于一堵墙，阻挡了电子和空穴的复合。当太阳能电池受到太阳光照射时，电子吸收光能，向N区移动，使N区带负电，而空穴向P区移动，使P区带正电。因此，在PN结两端产生电势差，即电压。

单晶硅太阳能电池的开路电压一般在0.6V左右，工作电压在0.5V左右.二、太阳能电池等效电路太阳能电池等效电路包括理想形式和实际形式。如图1所示。图一。图片来源：基于中国海量开放网络课程大学数据《光伏发电工程技术》 (1)图中数量的含义1)电压。

UOC是太阳能电池的开路电压；是太阳能电池在100 MW/cm 2光照下，太阳能电池输出端开路时测得的输出电压值(UOC值可用内阻高的DC毫伏表测得)。太阳能电池的开路电压与入射光辐照度的对数成正比，与环境温度成反比(温度升高1，UOC值下降约2~3mV)，与电池面积大小无关(个人理解：光照射面积的大小)。2)电流

(1) Iph是电池中的光伏电流，与受光面积和入射光的照射强度成正比。同时，随着环境温度的升高，电池的pH值略有升高。一平方厘米的太阳能电池的pH值约为16~30mA。ID是光伏电池的内部暗电流(根据百度百科：没有光照时，太阳能电池中流过的电流称为暗电流)，反映的是流经光伏电池PN结的单向电流。IL为光伏电池的输出负载电流。

Ish是PN结的漏电流(个人理解：这里的漏电流可以理解为少数载流子在PN结中漂移形成的电流。PN结中少数载流子的漂移包括n型半导体中空穴向p型半导体的漂移和p型半导体中电子向n型半导体的漂移)。3)电阻RL是电池的外负载电阻。

RS是串联电阻，一般其电阻值小于1，主要由四部分组成：半导体材料的体电阻、金属电极与半导体材料的接触电阻、扩散层的横向电阻(根据百度百科，扩散层的横向电阻可能是通过扩散工艺在硅片表面掺杂三价或五价元素形成的电阻)和金属电极的电阻，其中扩散层的横向电阻是串联电阻的主要形式。

(3) Rsh为旁路电阻，电阻值一般为几千欧，主要是电池表面污染、半导体晶体缺陷等原因造成的。(2)理想形态与实际形态的关系R S和Rsh是硅太阳能电池的固有电阻，相当于电池的内阻。因为串联电阻R S的阻值小，并联电阻Rsh的阻值大，所以理想形式的太阳能电池可以去掉RS和Rsh。太阳能电路等效电路的理想形式是一个Iph电流的恒流源并联一个二极管。

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